Jupiter - manen

Io – de vulkanische maan van Jupiter

Io, de vijfde maan van Jupiter – is het vulkanisch meest actieve object in ons zonnestelsel. Het oppervlak van Io is bezaaid met honderden vulkanen, waarvan sommigen honderden kilometers hoge zwavelpluimen spuwen.

Actief vulkanisme op Io, foto gemaakt door de Galileo-sonde
Actief vulkanisme op Io, foto gemaakt door de Galileo-sonde

De vulkanische maan is de op twee na grootste en de binnenste galileïsche maan van Jupiter. Hij is verstrikt in een zwaartekrachtgevecht tussen Jupiter en de twee nabijgelegen Joviaanse manen Europa en Ganymedes. Deze getijdenkrachten genereren de hitte die de intense vulkanische activiteit van Io aandrijft.

Het oppervlak van Io verandert met een ongelooflijke snelheid. Uit vulkanische spleten sijpelt lava naar het oppervlak van de maan, vullen inslagkraters en ontstaan er nieuwe uiterwaarden van vloeibaar gesteente. Hoewel de exacte samenstelling van Io onbekend is, is het waarschijnlijk gesmolten zwavel en zijn verbindingen of silicaatgesteente. Bovendien bestaat de dunne atmosfeer van de maan voornamelijk uit zwaveldioxide.

Io – feitjes

Leeftijd: Io is ± 4,5 miljard jaar oud, ongeveer even oud als Jupiter.

Afstand tot Jupiter: Io is de vijfde maan van Jupiter. De gemiddelde omloopafstand is ± 422.000 kilometer. Io doet er 1,77 aardse dagen over om eenmaal om Jupiter heen te draaien. Io draait in een gebonden rotatie dus dezelfde kant van de maan is altijd naar Jupiter gericht.

Grootte: Io heeft een gemiddelde straal van 1821,3 kilometer waardoor de maan iets groter is dan de Maan van de Aarde. Io heeft een enigszins elliptische vorm, met zijn langste as gericht op Jupiter. Van de Galileïsche manen staat Io op de derde plaats achter Ganymedes en Callisto maar vóór Europa, zowel in massa als in volume.

Temperatuur: de oppervlaktetemperatuur van Io is gemiddeld ± -130 °C, dit resulteert in de vorming van sneeuwvelden van zwaveldioxide. Maar de vulkanen van Io kunnen temperaturen van meer dan 1600 °C bereiken. Io wordt vaak een hemellichaam van vuur en ijs genoemd.

Afstand tot de Aarde: op zijn dichtst bij de Aarde, wanneer zowel Jupiter als de Aarde zich aan dezelfde kant van de Zon bevinden, kan de afstand tot Io slechts ± 590 miljoen kilometer bedragen. Maar de maximale afstand kan wel bijna 970 miljoen kilometer zijn.

Ontdekking en naamgeving

Io was de eerste van de manen van Jupiter die door Galileo Galilei op 8 januari 1610 werd ontdekt. Volgens NASA ontdekte hij de maan de dag ervoor maar kon hij pas de volgende nacht onderscheid maken tussen Io en Europa, een van de andere Galileïsche manen.

Deze ontdekking, samen met de ontdekking van drie andere Joviaanse manen was de eerste keer dat een maan werd gevonden in een baan om een andere planeet dan de Aarde. De ontdekking van Galileo leidde uiteindelijk tot het inzicht dat planeten om de Zon draaien in plaats van dat ons zonnestelsel om de Aarde draait.

Galileo verwees eerst naar deze maan als Jupiter I. In het midden van de 19de eeuw werd de maan omgedoopt tot Io. In de Griekse mythologie was Io een priesteres van Hera (de vrouw van Zeus) en de dochter van Inachus, de koning van Argos. Zeus ( de tegenhanger van de Romeinse god Jupiter) werd verliefd op haar maar veranderde haar in een koe om te voorkomen dat hij met haar werd betrapt door zijn vrouw Hera (of Juno).

Missies naar Io

Er zijn nog nooit specifieke missies naar Io uitgevoerd maar er zijn wel verschillende ruimtesondes langs Jupiter en zijn manen gevlogen. De Pioneer 10 van de NASA was in 1973 de eerste ruimtesonde en werd gevolgd door Pioneer 11 in 1974. De Voyagers 1 en 2 maakten in 1979 scheervluchten lang Jupiter en zijn manen

Tussen 1995 en 2002 maakte de Galileo ruimtesonde van de NASA verschillende scheervluchten langs Io. Deze ruimtesonde leverde ons tot nu toe de beste beelden van de vulkanische maan. In 2000 bestudeerde de Cassini ruimtesonde tijdens een scheervlucht Io. Cassini was op weg naar de planeet Saturnus.

Hoewel er een specifieke missie is gepland om Io nader te bestuderen zijn andere missies nu in de buurt van de maan, zoals bijvoorbeeld de Juno ruimtesonde, of zullen dat in de komende jaren zijn. De JUICE-missie van de ESA (Jupiter Icy Moons Explorer), die in 2023 gelanceerd moet worden zal zich richten op Europa, Ganymedes en Callisto. In 2024 wordt de Europa Clipper missie van de NASA gelanceerd. Deze ruimtesonde gaat de bewoonbaarheid van de maan Europa onderzoeken.

De wisselwerking tussen Jupiter en io veroorzaakt door het sterke magneetveld
De wisselwerking tussen Jupiter en Io veroorzaakt door het sterke magneetveld

Baan en vulkanisme

De vulkanische activiteit van Io werd voor het eerst ontdekt in 1979 door de Voyager-missies van de NASA. Het vulkanisme van de maan wordt veroorzaakt door krachtige getijdenkrachten.

Omdat Io in een elliptische baan om Jupiter draait varieert de kracht van de zwaartekracht van Jupiter op Io afhankelijk van de afstand tussen beiden. Deze fluctuaties in de zwaartekracht zorgen voor een voortdurende duw- en trekkracht op het binnenste van de maan in verschillende richtingen waardoor het oppervlak van Io wel 100 meter kan uitpuilen. Deze beweging zorgt ervoor dat de rotsen van Io langs elkaar schuren en enorme hoeveelheden warmte genereren, wel 20 keer meer warmtestroom dan op Aarde.

Als Io de enige maan van Jupiter was dan zou zijn baan waarschijnlijk lang leden in een cirkel zijn veranderd maar de voortdurende constante uitwaartse ruk van Io’s buitenburen Europa en Ganymedes zorgen ervoor dat dit niet kan gebeuren. Io kan niet ontsnappen aan dit eeuwige spel van touwtrekken door de zwaartekracht en de daaropvolgende opwarming van de planeet.

Samenstelling

Het oppervlak van Io bestaat voornamelijk uit zwavel en zwaveldioxide. Naast honderden vulkanen zijn er ook stukken bevroren zwaveldioxide gevonden. De zwaveldioxide houdende atmosfeer van Io is heel erg ijl, ongeveer 1 miljardste van de druk aan het oppervlak van de Aarde.

oppervlakteveranderingen op Io, waargenomen door de ruimtesonde Galileo
oppervlakteveranderingen op Io, waargenomen door de ruimtesonde Galileo

Hoe Io Jupiter beïnvloedt

Jupiters maan Io is misschien klein (ongeveer zo groot als de maan van de Aarde) in vergelijking tot de planeet (er passen meer dan 1300 aardes in Jupiter), maan de maan heeft nog steeds een enorme impact op zijn moederplaneet.

De baan van Io doorsnijdt de krachtige magnetische veldlijnen van Jupiter en verandert Io in een elektrische generator. Io kan 400.000 Volt over zichzelf genereren waardoor er een stroom van 3 miljoen ampère ontstaat. Deze stroom baant zich vervolgens een weg terug langs de magnetische veldlijnen van Jupiter en veroorzaakte bliksemstormen in de bovenste atmosfeer van Jupiter.

Terwijl Jupiter draait strippen de magnetische krachten elke seconde ongeveer een ton Io-materiaal weg. Het materiaal wordt geïoniseerd en vormt een donutachtige stralingswolk die een plasmatorus wordt genoemd. Sommige ionen worden in de bovenste atmosfeer van Jupiter getrokken en creëren daar aurora’s. een voorbeeld van deze activiteit werd opgemerkt door de Hubble Space Telescope die in 2018 de invloeden van Io en Ganymedes op de aurora’s van Jupiter aan het licht bracht. Verder bewijs van Io’s vulkanen en elektrische stroom die de aurora’s van Jupiter aandrijft werd in een onderzoek in 2022 aangetoond.

Io heeft ook een flexibele atmosfeer. De zwaveldioxide-omhulling van gas bevriest terwijl Io elke dag in de schaduw van Jupiter staat.

Wanneer Io weer in het zonlicht komt wordt het bevroren zwaveldioxide weer omgezet in gas. Wetenschappers vermoedden al lang dat dit fenomeen bestond maar pas na dit onderzoek, die de atmosfeer van Io voor het eerst in het donker zag, vonden onderzoekers bevestigend bewijs.

Explosieve mysteries

Omdat wetenschappers proberen te verklaren waarom de maan de meeste actieve vulkanen van het zonnestelsel heeft wordt de omgeving van Io de laatste jaren constant in de gaten gehouden. Recente resultaten hebben zowel betrekking op waarnemingen van de maan als computermodellen van het binnenste.

Een onderzoek uit 2015 verklaart waarom de meest opvallende vulkanen zich op een andere plaats bevinden dan waar wetenschappers ze zouden verwachten. Eerdere modellen suggereerden dat de zones waar de meeste hitte vrijkomt ook de meeste vulkanen zullen hebben maar Io heeft de meest actieve vulkanen verder naar het oosten. Het onderzoek zegt dat als er een oceaan van gesmolten en vast gesteente onder het oppervlak van de maan voorkomt het gesteente tegen elkaar aanwrijft en daardoor zorgt voor de waargenomen verschuiving. Het bestaan van die gesmolten oceaan werd in een onderzoek in 2017 weer in twijfel getrokken want die toonde aan dat waargenomen aurora’s op Io niet zouden kunnen bestaan als die ondergrondse gesmolten oceaan zou bestaan.

Io in cijfers

Ontdekt doorGalileo Galilei
Datum ontdekking8 januari 1610
Gemiddelde afstand tot Jupiter421.800 km
Periapsis (dichtste nadering tot Jupiter)420.071 km
Apoapsis (grootste afstand tot Jupiter)423.529 km
Jaar1,769 Aardse dagen
Omtrek baan2.650.236,42 km
Gemiddelde baansnelheid62.423,1 km/u
Baan excentriciteit0,0041
Equatoriale inclinatie t.o.v. de baan0,036°
Gemiddelde straal1821,6 km (1830*1818,7*1815,3 km)
Omtrek aan de evenaar11.445,5 km
Volume25.319.064.907 km3
Massa89.319.379.731.108.900.000.000 kg
Dichtheid3,528 g/cm3
Oppervlakte41.698.064,74 km2
Zwaartekracht aan de oppervlakte1,796 m/s2
Ontsnappingssnelheid8552 km/u
Lengte van de dag1,769 dagen
42,456 uren
Samenstelling atmosfeerZwaveldioxide (SO2)
Tabel 1 – Io in cijfers

Eerste publicatie: 24 februari 2013
Volledige revisie: 17 maart 2022